[实用新型]一种用于低频调制式辐射计接收机的三端调制器

说明书

技术领域

本实用新型属于射电天文中的射电辐射接收领域，特别是一种用于低频调制式辐射计接收机的三端调制器。

背景技术

在射电天文总強度辐射计接收设备中，高的增益稳定性是首先和必须的要求，这是因为天体的射电辐射是一种白噪声形态的辐射，若其满足高斯分布则其在本质上和射电辐射接收系统自身产生的电子噪声并无不同，因此，若射电辐射接收系统增益不稳定，则在射电辐射接收系统输出发生变化时，我们根本无法区分是射电辐射接收系统收到的来自天体自身射电辐射信号的变化还是射电辐射接收系统本机电子噪声的变化。所以，一般来说，要求射电辐射接收系统整机增益稳定性至少达到±1～2％/每小时或更高。为了达到这一要求，除了采用优质元件、设计潜在不稳定性较低的电路、使用高稳定电源、加强级间去耦滤波屏蔽外，通常使用的办法便是采用调制式辐射计接收机。所谓调制接收最通用的是Dicke式系统，该系统在其输入端引入了一个三端调制器，三个端口分别接以天线、终端负载和电子接收前端输入口，电子接收前端输入口分别在天线和终端负载两者间以一定频率不断切换，这一频率称为调制频率通常在10～10000Hz之间，波形通常为对称方波。这样，电子接收前端输入口便一半时间接收天线信号，另一半时间接收终端负载信号，经相检后得到的是天线信号减去终端负载信号。只要系统在一个方波周期(毫秒量级)内保持稳定即可。Dicke式调制辐射计接收机通过牺牲50％的天线信号和增加一套调制-相检系统的代价解决了射电辐射接收系统增益稳定性问题。在增加的一套调制-相检系统里最关键的就是一个低插入损耗低噪声高反向抑制的三端口调制器，因为，插入损耗和调制器自身噪声都将增加射电辐射接收系统的噪声并增加系统的增益不稳定性。

在微波和毫米波射电天文辐射接收系统通常采用波导型或同轴型电控铁氧体环行器，其插损在0.1～1db之间，反向抑制≥20db，由于是铁氧体器件自身并不产生电子噪声，但是到了中波、长波尤其是100KHz以下的超长波段，寻找一种低插入损耗低噪声高反向抑制的三端口调制器就很困难了。采用晶体管、场效应管制作的调制器自身将引入噪声，且插损不易做得很小；采用电磁带线切换开关则反应速度慢跟不上调制方波速度且有磨损。所以，能够良好工作在100Hz～10MHz的高灵敏度Dicke式调制射电辐射接收系统的低插入损耗低噪声高反向抑制的三端口调制器就很难解决了。

发明内容

本实用新型针对上述问题提出了一种解决途径，设计了一种用于低频调制式辐射计接收机的三端调制器，该三端调制器基于Dicke式调制辐射计接收系统，其特征是：该系统在其输入端设有一个三端调制器，三个端口分别接天线、终端负载和电子接收前端输入口，电子接收前端输入口分别在天线和终端负载两者之间以调制方波频率不断切换；该三端调制器包括：

以紧套在干簧管上的圆柱形分段电磁线圈和其外设的封闭圆管形磁屏蔽外罩共同构成同轴线型电磁开关作为基本切换单元，其中，干簧管内芯视为同轴传输线之内芯，外套的圆柱型分段电磁线圈及圆管形磁屏蔽外罩视为同轴传输的外导体，电磁线圈引出线的一端接+5V电源，另一端接到电磁线圈基本导通控制单元的输出端；

以含偏置电阻及反峰抑制二极管的继电器电感负载驱动集成电路为电磁线圈基本导通控制单元，其输出端接电磁线圈的一端；这样的同轴线型基本切换单元和电磁线圈基本导通控制单元共有两套，两套单元的控制输入端接入CMOS六反相器集成电路的两个反相输出端；这两套单元的控制输入信号必须相位相反，即一套导通另一套必须关断，反之亦然，以保证Dicke式调制射电辐射接收机低噪声前端按照调制方波频率不断地在天线与终端负载之间切换，使Dicke式调制射电辐射接收机稳定地工作并可以终端负载的温度为基准测定天线输入信号的相对辐射温度；

以可接受Dicke式调制射电辐射接收机低频系统输出的单相调制方波信号控制的CMOS六反相器集成电路作为双电磁线圈基本导通控制单元的双相控制电压产生单元，CMOS六反相器集成电路的某一个反相器的反相输入端接到Dicke式调制射电辐射接收机低频系统调制方波输出端；

采用由中心计算机控制的CMOS锁相环集成电路的同步方波输出端作为Dicke式调制射电辐射接收机低频系统调制方波输出端，由CMOS锁相环集成电路的同步输入端接受来自中心计算机输出的外同步信号控制，以实现同步调制。